Plio-Pleistocene folding in the southern Rhinegraben recorded by the evolution of the drainage network (Sundgau area; northwestern Switzerland and France)

Abstract.

The southern Rhinegraben represents a key area to unravel the Neogene paleohydrographic history of the northern Alpine foreland. At least, three successive main drainage systems are documented by the youngest sediments of the graben fill. They are respectively pre-, syn- and post-dating the folding of the Jura Mountains (about 10-5 Ma ago).

Pliocene to recent uplift and shortening of the Pliocene fluvial gravel (“Sundgauschotter”), which accumulated on a nearly plain surface, and the progressive deflection and capture of rivers resulted from reactivation of pre-existing Paleogene faults. The alluvial terraces along the major rivers of the Sundgau area show upward warping near the uplift areas. Furthermore, river beds responded to uplift by lateral shift.

During the Pliocene-Pleistocene, fluvial drainage diverted stepwise from the initial, westwards directed course (towards the Bressegraben) to the N (into the Rhinegraben): Firstly, uplift in the south at the boundary between the Rhinegraben and the Jura Mountains induced a northwards directed migration of the middle Pliocene, E-W flowing paleo-drainage system. Successively, a late Pliocene/early Pleistocene lowering of the base level in the Rhinegraben north of Mulhouse resulted in the capture by southwards directed backward erosion of this system into the Rhinegraben, as likewise documented by the reconstitution of the paleo-drainage patterns in the Sundgau area. In addition, a gradually capture moving from NE to SW has been identified for the Sundgau catchment area.

Zusammenfassung.

Die Morphogenese des südlichen Rheingrabens hängt stark mit der hydrographischen Entwicklung des zentralen Alpinen Vorlandes zusammen. In den jüngsten Ablagerungen der Grabenfüllung sind nämlich mindestens drei Hauptentwässerungssysteme dokumentiert. Die fluviatilen Sedimente vom mittleren Miozän bis zum Quartär wurden vor, während und nach der Hauptphase der Jurafaltung abgelagert (ca. 10-5 Ma).

Eine Reaktivierung von paläogenen Brüchen während des Plio-Pleistozäns ist sowohl durch die Auffaltung der pliozänen Sundgauschotter als auch durch die fortschreitende Ablenkung und Anzapfung von Flüssen im südlichen Elsass (Sundgau) belegt. Alluviale Terrassen entlang der Hauptflüsse im Sundgau wurden in der Nähe von Antiklinalen gehoben und verstellt. Das weist darauf hin, dass die tektonische Aktivität zumindest bis in das Pleistozän anhielt.

Die Rekonstruktion des Paläoentwässerungssystems zeigt, dass die Umlenkung des gesamten Flussnetzes im Sundgau, das während des Pliozäns nach Westen in den Bressegraben gerichtet war und sich dann nach Norden in den Rheingraben reorientierte, schrittweise stattfand: Infolge von Hebungen im Süden entlang der Rheingraben/Jura-Grenze migrierte der mittelpliozäne Hauptfluss nordwärts und die Absenkung im Rheingraben nördlich von Mulhouse während des Spätpliozäns und des Pleistozäns führte dann zur allmählichen Anzapfung des Entwässerungssystems von Norden.